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南京惠言達(dá)電氣有限公司成立于2019年，座落在南京六合市商圈。9年備件銷售積累，公司主要經(jīng)營(yíng)歐、美等國(guó)的閥門、過(guò)濾設(shè)備、編碼器、傳感器、儀器儀表、及各種自動(dòng)化產(chǎn)品，公司全力貫徹“以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品和完善到位的技術(shù)服務(wù)客戶”的經(jīng)營(yíng)宗旨，服務(wù)于國(guó)內(nèi)的流體控制和自動(dòng)化控制領(lǐng)域。節(jié)省了中間環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)費(fèi)用，能夠把更優(yōu)惠的價(jià)格提供給用戶。通過(guò)發(fā)展我司已經(jīng)自動(dòng)化設(shè)備和備件供應(yīng)商，主營(yíng)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、礦山、石化、能源、集裝箱碼頭、汽車、水利、市政工程及環(huán)保以及各類軍事、航空航天、科研等領(lǐng)域。

TR編碼器CDV75M-00012透過(guò)市場(chǎng)看惠言達(dá)

TR CUSTOM CABLE/PLUG 90220035.0 備件
TR CE58M  5802-00111 編碼器
TR 62000249(直角型)帶3米電纜 插頭
TR LA-41-K SSI 500(訂貨號(hào)：305-00231） 位移傳感器
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TR LP38 307-00577 編碼器
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TR LE-200 (2200-00102) 傳感器
TR CEW58M-00020 編碼器

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問(wèn)題越來(lái)越突顯，主要體現(xiàn)在對(duì)排放污水的指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡(jiǎn)單，但無(wú)論是處理效果還是處理量來(lái)說(shuō)都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對(duì)海上石油平臺(tái)生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過(guò)控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)模式。

1.1手動(dòng)控制模式

本系統(tǒng)可分別對(duì)裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動(dòng)閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動(dòng)打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時(shí)使用。

1.2自動(dòng)控制模式

1.2.1電催化自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時(shí)地測(cè)量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，粉碎泵啟動(dòng)，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動(dòng)電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時(shí)位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，排放泵啟動(dòng)，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動(dòng)換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長(zhǎng)時(shí)間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會(huì)在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對(duì)電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動(dòng)排放系統(tǒng)通過(guò)電極自動(dòng)換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時(shí)間沉淀后，會(huì)堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時(shí)對(duì)其排垢。具體操作：通過(guò)直流電源運(yùn)行反饋信號(hào)作為計(jì)時(shí)條件，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，打開排放電動(dòng)閥門，待閥門打開反饋信號(hào)有效時(shí)，排放泵運(yùn)行一段時(shí)間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動(dòng)閥。這樣可及時(shí)排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個(gè)數(shù)字輸出，通過(guò)添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個(gè)模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)需要對(duì)每一個(gè)擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過(guò)程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過(guò)自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各各種信號(hào)（其中包括數(shù)字輸入輸出信號(hào)，模擬輸入輸出信號(hào)），對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動(dòng)閥的打開與關(guān)閉反饋，電動(dòng)機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對(duì)電動(dòng)閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟停控制；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對(duì)直流電源電流輸出幅值的控制信號(hào)。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過(guò)硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過(guò)Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長(zhǎng)期顯示的重要畫面，其中包括了各動(dòng)力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動(dòng)閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測(cè)狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過(guò)畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來(lái)的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁(yè)面（如圖4），其中儀表頁(yè)面主要是對(duì)系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁(yè)面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動(dòng)模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對(duì)單一設(shè)備的運(yùn)行測(cè)試；第三部分為主備設(shè)備的手動(dòng)與自動(dòng)切換，當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間與參數(shù)頁(yè)面的設(shè)定時(shí)間，對(duì)主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長(zhǎng)期工作，備用設(shè)備長(zhǎng)期閑置，導(dǎo)致兩臺(tái)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)不再對(duì)各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動(dòng)切換，而是通過(guò)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對(duì)所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時(shí)，設(shè)備在自動(dòng)模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時(shí)對(duì)人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過(guò)PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個(gè)執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，程序自動(dòng)切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國(guó)標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對(duì)每一個(gè)功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對(duì)每一個(gè)功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對(duì)應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時(shí)，通過(guò)分鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時(shí)接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過(guò)大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時(shí)指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，PLC對(duì)直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時(shí)排放功能程序如圖7所示，在自動(dòng)模式下通過(guò)分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時(shí)，進(jìn)入排放流程：打開電動(dòng)閥，通過(guò)觸發(fā)“延時(shí)打開”指令，延遲一段時(shí)間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，排放泵停止，電動(dòng)閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時(shí)值。

4結(jié)束語(yǔ)

本裝置在西門子博途編程平臺(tái)下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過(guò)IO接口對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對(duì)生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動(dòng)處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺(tái)生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個(gè)海上石油平臺(tái)上推廣使用。

TR CE58M 5802-00093 編碼器
TR 測(cè)距號(hào)LE-200    2200-04102 反射板
TR LP38  Art-Nr:307-00690  300mm 編碼器
TR CEV65M-01542 編碼器
TR CE65M  NR:110-01625 編碼器
TR CDV75M-00012 編碼器
TR CXS65S-00002 編碼器
TR CES58M-00015 編碼器
TR ME-P115-05.000 40730008 19240 備件
TR 490-00310 備件
TR IEW58-00056 編碼器
TR CUSTOM CABLE/PLUG 90219004.0 備件
TR 2200-00102 編碼器
TR CEV65M-01460（4096） 編碼器
TR SL3005-X1/GS 130/K/F ART NR﹕40720003 備件
TR CMH58M-00017 編碼器
TR Art.NO:2200-04102 備件
TR LA66K312-00001 位置編碼器
TR CEV58M-00288 備件
TR IE-58-U 5810-00163 編碼器
TR Ari Nr：5810-00163 編碼器
TR 338-00002 編碼器
TR CMV58M-00004 SN:00901 編碼器
TR QEH81M-00001 SN.00687 備件
TR Art.Nr:110-01412 備件
TR 3000.3210087400041E 備件
TR LT140-S 3200-00011 電子尺
TR CE65M 110-01570 備件
TR IOV58-00005 SN：00029 編碼器
TR LA80A 314-00012 備件
TR CEV58M-00361 編碼器
TR SL3010-X1/GS 130/K/F；Nr.40720016 拉線盒
TR ArtNr:CEH58M-00056 STEP:8192 REVOLUTION:4096 PINOUT:TR-ECE-TI-D-0065 INTERFACE:PROFIBUS DP 11-27V 編碼器
TR CEV-58M00442 編碼器
TR Typ: HE 65S Art. Nr: 206-00017-BS 編碼器
TR CE65 M Art.Nr.110-00444 SL3005-X1/GS 130/K/F 編碼器
TR CEW65M-01702  SN:0027 SL3005-X1/GS 130/K/F 編碼器
TR CEV58M-001674096/4096V00ProfibusDP 編碼器
TR CEV58S-00148 備件
TR MAGNET T1-S5520  49-155-009 磁鐵
TR 85900034 傳感器模板
TR No.2200-00102  測(cè)量長(zhǎng)度125mm 精度1mm 備件
TR IE58A ART NO 219-01357 備件
TR CEV65M-01460  SN:80193 編碼器
TR CEV65S-10122 旋轉(zhuǎn)編碼器
TR IE58A   219-00773 編碼器
TR CEV58M-00051 編碼器
TR PT15/2 490-00105 編碼器
TR ART-NO:CEV65M-01926 Drawing no:04-CEV65M-M0128 shaft:12FLNUT/24 編碼器
TR 27-010-001 傳感器附件
TR CEV58M-00370 編碼器
TR ZE65M 171一50107 備件
TR LE-200 2200-03052 編碼器
TR 171-00002 備件
TR LA41-K-SSI 305-00182 傳感器
TR CE-65M 110-01542 軸編碼器
TR CE-58-M  5802-00045 編碼器
TR PT15/2:490-00105 轉(zhuǎn)換器
TR CEV58M-00337 編碼器
TR CE100M-80-SSI No.:100-01360 編碼器
TR LLB65-00600 激光測(cè)距
TR IOH58-00016  SN:00016 000 備件
TR CE58M Art.Nr:5802-00111 編碼器
TR CEV65M-10525 備件
TR 219-00329 編碼器
TR CES65M-10019 編碼器
TR CMW58M-00101 編碼器
TR LP-38 PROFIBUS TR307-00532 線性編碼器
TR CE58M  ART.NR:5802-00023 編碼器
TR CEV65M-02633 SN:0061 備件
TR CEW58M-00188 編碼器
TR CE-58-M-SSI 4096/4096 V000 5802-00013 編碼器
TR 62000249 插頭
TR CEV65M-00444 編碼器
TR CEV58M-00431 編碼器
TR CE58M 5802-00045 SN:0077 備件
TR LE-200PB+SSINr:2200-04102 激光測(cè)距傳感器
TR QEH81M-10006 編碼器
TR CE100M100-01360 備件
TR 14-911-030 傳感器附件
TR SL3030/GS130 Art.No.: 40720008 備件
TR LA66K Art.Nr:312-01701 編碼器
TR QEH81M-00001 SN.00687 編碼器
TR Art.Nr:CMW58M-00013，max.4096 TR-ECE-TI-DGB-0111/V000 PROFIBUS-DP/Progr 11-27vdc 編碼器
TR SN:00422 IOV58-00030 備件
TR IE58A  ID:219-00773 編碼器
TRACO TSP 360-124 開關(guān)
TRACO POWER TOS 06-12SIIL 電源模塊
TRACO POWER 060-124/24VDC/2.5/VAL0142144 備件
TRAFAG NAT400.0V(0-400bar-GOUT:0-10V DC) 壓力開關(guān)
TRAFAG NAT16.0A 壓力傳感器
TRAFAG NAT400.0A 壓力傳感器
TRAFAG 8252.84.2517.01.0000.0000.19.34.44.61 壓力傳感器
TRAFAG PST4M16F4 壓力開關(guān)
TRAFAG 型號(hào)：8202.79.2210 s/n：238767-018 壓力傳感器
TRAFAG 8472.34.5717 SN:554038-016 備件
TRAFAG ISP9515 5-95°C ø10*150(設(shè)定值15°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG 8264.78.2510 壓力傳感器
TRAFAG 920.1074.931 備件
TRAFAG MODEL:CH-8700   TYPE:IS23N    24V  2A  RANGE:20TO110DEGC 備件
TRAFAG 9B02079（9B02079 S/N:037570.0.00.01-053 1...16bar）    替代型號(hào)PST4B164 編號(hào)9B4.4279.771.04.15.46.V3 壓力傳感器
TRAFAG Type:9M0.2079 S/N:497067-010 07/14 IP65 RANGE:1-16bar 壓力傳感器
TRAFAG 8498.79.2919 SN:309699-059 備件
TRAFAG ISN11015 20-110°C ø10*150（設(shè)定值45°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG ISN11015 20-110度 ø10*150（設(shè)定值95°C） 溫度開關(guān)
TRAFAG S/N 323966-116 壓力開關(guān)
TRAFAG 9BO.2876 備件
TRAFOMIC TNR-23671 320AV 變壓器
TRAMEC REP100/2C 20 AU19FLQ AE19 P06 減速機(jī)
TRAMEC REP100/3C 64 AU19FLQ AE14 P03 減速機(jī)
TRAMEC TA125CO 減速機(jī)
TRANSTECHNIK SMB60301 4892064 備件
TRELECTRONIC 490-00301 電源適配器

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問(wèn)題越來(lái)越突顯，主要體現(xiàn)在對(duì)排放污水的指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡(jiǎn)單，但無(wú)論是處理效果還是處理量來(lái)說(shuō)都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對(duì)海上石油平臺(tái)生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過(guò)控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)模式。

1.1手動(dòng)控制模式

本系統(tǒng)可分別對(duì)裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動(dòng)閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動(dòng)打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時(shí)使用。

1.2自動(dòng)控制模式

1.2.1電催化自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時(shí)地測(cè)量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，粉碎泵啟動(dòng)，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動(dòng)電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時(shí)位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，排放泵啟動(dòng)，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動(dòng)換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長(zhǎng)時(shí)間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會(huì)在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對(duì)電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動(dòng)排放系統(tǒng)通過(guò)電極自動(dòng)換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時(shí)間沉淀后，會(huì)堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時(shí)對(duì)其排垢。具體操作：通過(guò)直流電源運(yùn)行反饋信號(hào)作為計(jì)時(shí)條件，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，打開排放電動(dòng)閥門，待閥門打開反饋信號(hào)有效時(shí)，排放泵運(yùn)行一段時(shí)間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動(dòng)閥。這樣可及時(shí)排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個(gè)數(shù)字輸出，通過(guò)添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個(gè)模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)需要對(duì)每一個(gè)擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過(guò)程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過(guò)自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各各種信號(hào)（其中包括數(shù)字輸入輸出信號(hào)，模擬輸入輸出信號(hào)），對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動(dòng)閥的打開與關(guān)閉反饋，電動(dòng)機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對(duì)電動(dòng)閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟停控制；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對(duì)直流電源電流輸出幅值的控制信號(hào)。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過(guò)硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過(guò)Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長(zhǎng)期顯示的重要畫面，其中包括了各動(dòng)力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動(dòng)閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測(cè)狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過(guò)畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來(lái)的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁(yè)面（如圖4），其中儀表頁(yè)面主要是對(duì)系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁(yè)面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動(dòng)模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對(duì)單一設(shè)備的運(yùn)行測(cè)試；第三部分為主備設(shè)備的手動(dòng)與自動(dòng)切換，當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間與參數(shù)頁(yè)面的設(shè)定時(shí)間，對(duì)主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長(zhǎng)期工作，備用設(shè)備長(zhǎng)期閑置，導(dǎo)致兩臺(tái)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)不再對(duì)各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動(dòng)切換，而是通過(guò)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對(duì)所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時(shí)，設(shè)備在自動(dòng)模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時(shí)對(duì)人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過(guò)PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個(gè)執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，程序自動(dòng)切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國(guó)標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對(duì)每一個(gè)功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對(duì)每一個(gè)功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對(duì)應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時(shí)，通過(guò)分鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時(shí)接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過(guò)大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時(shí)指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，PLC對(duì)直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時(shí)排放功能程序如圖7所示，在自動(dòng)模式下通過(guò)分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時(shí)，進(jìn)入排放流程：打開電動(dòng)閥，通過(guò)觸發(fā)“延時(shí)打開”指令，延遲一段時(shí)間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，排放泵停止，電動(dòng)閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時(shí)值。

4結(jié)束語(yǔ)

本裝置在西門子博途編程平臺(tái)下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過(guò)IO接口對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對(duì)生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動(dòng)處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺(tái)生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個(gè)海上石油平臺(tái)上推廣使用。

TRELECTRONIC SL3005-X1/GS130/K/F ART.NR.40-720-003 傳感器
TR-ELECTRONIC GMBH CE65M Art.Nr:110-02546 編碼器
TR-ELECTRONIC GMBH CMW58M-00068 編碼器
TRELLEBORG S59113-0220-109S 密封
trimecind MG015N511311/RT121D0FM 流量計(jì)
TRUCK BI20U-QV40-AP6X2-H11411 接近感應(yīng)開關(guān)
TRUCK VB2-FSW/FKW/FSW45 備件
TSCHAN NOR-MEX flexible coupling G415 聯(lián)軸器彈性體
TSCHAN NOR-MEX flexible coupling G240 聯(lián)軸器彈性體
TSCHAN NOR-MEX G240 備件
TST FLP08-G2NAE  SN:P151517E 傳感器
TURBO Pre-Cleaner Turbo 2, II-68-7 濾芯
TURBO 2-46-4.5 備件
TURBO Pre-Cleaner Turbo 2, II-68-6 濾芯
TURBO PRE CLEANER TURBO 2-68-6 備件
TURCK BIL-HS540-AP6X 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4P-AP8X-H1141 DN100 流量開關(guān)
TURCK PS010V-504-LI2UPN8X-H1141 壓力傳感器
TURCK PS250R-504-LI2UPN8X-H1141 壓力傳感器
TURCK B12-M12-AP6X 備件
TURCK Bi15U-M30-RP6X-H1141，三線直流常閉 接近開關(guān)
TURCK BL20-4DO-24VDC-0.5A-P 開關(guān)量輸出模塊
TURCK BS4151-0/13.5 總線接頭
TURCK FCS-GL  1/2A4-NA-H1141/D500 流量開關(guān)
TURCK RSM-572-2M/5D 備件
TURCK FLDP-IM16-0001 總線模組
TURCK NI8-S18-AN6X 備件
TURCK FW-M12ST5D-G-SB-ME-SH-8 備件
TURCK Ni20NF-CP40-VP4X2 傳感器
TURCK CMBS8151-0 6930161 接插件
TURCK BI15U-CK40-AP6X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK NI12U-M18-ADZ30X2 備件
TURCK Bi5-M18-AD4X 接近開關(guān)
TURCK RKC4.4T-5/ 接插件
TURCK BL20-4DI-24VDC-P 輸入模塊
TURCK 6827023 BL20-4DO-24VDC-0.5A-P 備件
TURCK BI8U-MT18-AP6X-H1141 備件
TURCK BI8-M18-AP6X-H1141 備件
TURCK BI2U-EG08-AN6X 傳感器
TURCK BI3U-MT12-AP6X-H1141 零件檢測(cè)傳感器
TURCK B4151-0/13.5 總線接頭
TURCK TW-R30-B128 Nr:6900503 碼片
TURCK BI20R-W30-DAP6X-H1141 備件
TURCK BI2-M12-AP6X  NO.46050 備件
TURCK NI50U-CK40-VP4X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4P-VRX/24VDC 開關(guān)
TURCK BC5-S18-AP4X 傳感器
TURCK JRBS-40SC-6 備件
TURCK BL20-E-16DI-24VDC-P 數(shù)字量輸入模塊
TURCK Bi15u-EM30WD-AP6X/S90 7M 接近開關(guān)
TURCK FCT-G1/2A4P-VRX/230VAC 流量開關(guān)
TURCK BI2OU-CK40-AP6X2-H1141 開關(guān)
TURCK BL20-E-1SWIRE 通訊模塊
TURCK BL20-E-GW-DP 耦合器
TURCK 4685742 傳感器
TURCK SDPL0404D 1003 總線模塊
TURCK BI15-CP40-VP4*2/S100 備件
TURCK IM35-11EX-HI/24VDC 模擬量輸出隔離柵
TURCK NI75U-Q80-AP6X2-H1141 接近開關(guān)
TURCK RKSWS4.5[5]-2RSSWS 備件
TURCK BL20-2AI-I(0/4-20MA) 模擬量輸入模塊
TURCK BIM-UNT-AP6X-0.3-PSG3M 備件
TURCK 4602220 傳感器
TURCK 4669450 傳感器
TURCK NI4-S12-AZ31X 接近開關(guān)
TURCK FCS-G1/2A4-AP8X-H1141/0-30CM/S 流量開關(guān)
TURCK Ni12U-MT18-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK BI8U-EM18WD-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK Ni8-M18-AZ3X 接近開關(guān)
TURCK DC10-30V TURCK BI4-M12-AN6X WITH 7M WIRE 備件
TURCK BI4-M12-AP6X-H1141 接近開關(guān)
TURCK 7030235 TN-Q14-0.15-RS4.47T 傳感器
TURCK BL67-PF-24VDC 輔助電源
TURCK NI50-CP80-VP4X2 接近開關(guān)
TURCK 4602033 傳感器
TURCK FCS-G1/2A4P-URX/24VDC 示流計(jì)
TURCK PS400R-304-LUUPN8X-H1141 備件
TURIAN GH-112-9317250bar250rpm 旋轉(zhuǎn)給油器
TURIAN GR-25-B-LH     2500RPM 旋轉(zhuǎn)接頭
TURIAN GH-112-9317 旋轉(zhuǎn)接頭
TURIAN GR32RH 備件
TURIAN GR-25-B-RH     2500RPM 旋轉(zhuǎn)接頭
TUTHILL P/N 55539-101 真空泵端蓋
TUTHILL P/N 18983 真空泵端板
TUTHILL P/N 16055 真空泵維修包
TUTHILL DGS.99 PPPV2NM00000   Serial:1047822    CW75KS5808G01 控制液再生系統(tǒng)泵
TUTHILL P/N 23808 真空泵驅(qū)動(dòng)總成
TWIFLEX GMR25 +SH15 附件
TWIFLEX XS型氣包7201046 氣動(dòng)抱閘
TWIFLEX K    NO:7200654 推進(jìn)器
TWIFLEX 7902804 制動(dòng)膜片
TWIFLEX 訂貨號(hào)10382-83 抱閘
TWIFLEX XSA215054 13317PMIN 備件
TWIFLEX 6780685+PARTNO.7200576 制動(dòng)器
TWIFLEX GMR40-SD（30KN） 抱閘片
TWIFLEX 100.098.01. BRAKE 氣壓式制動(dòng)器
TWIFLEX P/N7080332 抱閘片

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問(wèn)題越來(lái)越突顯，主要體現(xiàn)在對(duì)排放污水的指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡(jiǎn)單，但無(wú)論是處理效果還是處理量來(lái)說(shuō)都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對(duì)海上石油平臺(tái)生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過(guò)控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)模式。

1.1手動(dòng)控制模式

本系統(tǒng)可分別對(duì)裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動(dòng)閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動(dòng)打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時(shí)使用。

1.2自動(dòng)控制模式

1.2.1電催化自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時(shí)地測(cè)量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，粉碎泵啟動(dòng)，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動(dòng)電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時(shí)位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，排放泵啟動(dòng)，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動(dòng)換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長(zhǎng)時(shí)間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會(huì)在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對(duì)電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動(dòng)排放系統(tǒng)通過(guò)電極自動(dòng)換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時(shí)間沉淀后，會(huì)堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時(shí)對(duì)其排垢。具體操作：通過(guò)直流電源運(yùn)行反饋信號(hào)作為計(jì)時(shí)條件，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，打開排放電動(dòng)閥門，待閥門打開反饋信號(hào)有效時(shí)，排放泵運(yùn)行一段時(shí)間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動(dòng)閥。這樣可及時(shí)排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個(gè)數(shù)字輸出，通過(guò)添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個(gè)模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)需要對(duì)每一個(gè)擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過(guò)程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過(guò)自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各各種信號(hào)（其中包括數(shù)字輸入輸出信號(hào)，模擬輸入輸出信號(hào)），對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動(dòng)閥的打開與關(guān)閉反饋，電動(dòng)機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對(duì)電動(dòng)閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟?？刂疲荒M輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對(duì)直流電源電流輸出幅值的控制信號(hào)。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過(guò)硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過(guò)Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長(zhǎng)期顯示的重要畫面，其中包括了各動(dòng)力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動(dòng)閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測(cè)狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過(guò)畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來(lái)的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁(yè)面（如圖4），其中儀表頁(yè)面主要是對(duì)系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁(yè)面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動(dòng)模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對(duì)單一設(shè)備的運(yùn)行測(cè)試；第三部分為主備設(shè)備的手動(dòng)與自動(dòng)切換，當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間與參數(shù)頁(yè)面的設(shè)定時(shí)間，對(duì)主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長(zhǎng)期工作，備用設(shè)備長(zhǎng)期閑置，導(dǎo)致兩臺(tái)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)不再對(duì)各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動(dòng)切換，而是通過(guò)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對(duì)所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時(shí)，設(shè)備在自動(dòng)模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時(shí)對(duì)人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過(guò)PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個(gè)執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，程序自動(dòng)切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國(guó)標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對(duì)每一個(gè)功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對(duì)每一個(gè)功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對(duì)應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時(shí)，通過(guò)分鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時(shí)接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過(guò)大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時(shí)指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，PLC對(duì)直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時(shí)排放功能程序如圖7所示，在自動(dòng)模式下通過(guò)分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時(shí)，進(jìn)入排放流程：打開電動(dòng)閥，通過(guò)觸發(fā)“延時(shí)打開”指令，延遲一段時(shí)間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，排放泵停止，電動(dòng)閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時(shí)值。

4結(jié)束語(yǔ)

本裝置在西門子博途編程平臺(tái)下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過(guò)IO接口對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對(duì)生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動(dòng)處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺(tái)生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個(gè)海上石油平臺(tái)上推廣使用。

TWIFLEX GMR40-SD（30KN） 氣動(dòng)抱閘

TR編碼器CDV75M-00012透過(guò)市場(chǎng)看惠言達(dá)

隨著海上開采石油的迅猛發(fā)展，海洋污染的問(wèn)題越來(lái)越突顯，主要體現(xiàn)在對(duì)排放污水的指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的生化法生活污水處理工藝簡(jiǎn)單，但無(wú)論是處理效果還是處理量來(lái)說(shuō)都有其局限性。電催化氧化法生活污水處理裝置是一種利用電催化氧化方式對(duì)海上石油平臺(tái)生活污水進(jìn)行處理的裝置。操作人員通過(guò)控制柜上的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的相互配合，達(dá)到污水處理達(dá)標(biāo)并排放的功能。

1系統(tǒng)整體工藝設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)模式。

1.1手動(dòng)控制模式

本系統(tǒng)可分別對(duì)裝置中的粉碎泵、風(fēng)機(jī)、排放泵、直流柜，電動(dòng)閥等執(zhí)行元件進(jìn)行手動(dòng)打開與關(guān)閉。該模式的作用為單設(shè)備檢修，試運(yùn)行及初上電調(diào)試時(shí)使用。

1.2自動(dòng)控制模式

1.2.1電催化自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)安裝于緩沖罐頂部的超聲波液位計(jì)，實(shí)時(shí)地測(cè)量緩沖罐中污水的液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，粉碎泵啟動(dòng)，將污水從緩沖罐中抽出粉碎，并將水注入反應(yīng)器中。污水進(jìn)入反應(yīng)器后，液位逐漸升高，觸發(fā)液位開關(guān)產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，PLC控制直流電源進(jìn)行直流放電，驅(qū)動(dòng)電催化極板進(jìn)行電催化反應(yīng)。經(jīng)過(guò)電催化反應(yīng)后的污水，自流進(jìn)入清水罐，同時(shí)位于清水罐中的壓差式液位計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量液位高度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)高度時(shí)，排放泵啟動(dòng)，將處理完畢的污水排出。在電催化反應(yīng)進(jìn)行中，風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制排放反應(yīng)中可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體的功能。

1.2.2電極自動(dòng)換相系統(tǒng)固定在反應(yīng)器中的電極板，由于長(zhǎng)時(shí)間加直流電進(jìn)行電催化反應(yīng)，會(huì)在極板上產(chǎn)生垢，這就需要定期對(duì)電極板的正負(fù)極進(jìn)行切換，利用其中一極在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡使極板上的垢脫落，從而實(shí)現(xiàn)自我脫垢的功能。

1.2.3廢渣自動(dòng)排放系統(tǒng)通過(guò)電極自動(dòng)換相功能而分離出的污垢，經(jīng)一段時(shí)間沉淀后，會(huì)堆積在反應(yīng)器底部，這就需要定時(shí)對(duì)其排垢。具體操作：通過(guò)直流電源運(yùn)行反饋信號(hào)作為計(jì)時(shí)條件，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，打開排放電動(dòng)閥門，待閥門打開反饋信號(hào)有效時(shí)，排放泵運(yùn)行一段時(shí)間（可設(shè)定），后關(guān)閉排放泵與排放電動(dòng)閥。這樣可及時(shí)排除固體沉淀，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備良好運(yùn)行的效果。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1PLC組態(tài)

PLC選用西門子S7-1200系列中的1215C，本身具有14數(shù)字輸入和10個(gè)數(shù)字輸出，通過(guò)添加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展出多個(gè)模擬輸入與模式輸出，作為采集與控制其他設(shè)備的接口。如圖2所示。PLC在進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)需要對(duì)每一個(gè)擴(kuò)展口的I/O地址（包括起始與結(jié)束地址）做設(shè)定，這在后續(xù)的編程中作為物理端口的影射，通過(guò)程序處理調(diào)用。

2.2PLC與其他設(shè)備的連接

PLC通過(guò)自身與擴(kuò)展的IO接口模塊，接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各各種信號(hào)（其中包括數(shù)字輸入輸出信號(hào)，模擬輸入輸出信號(hào)），對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并執(zhí)行PLC程序中發(fā)出的各種控制指令。數(shù)字輸入部分主要有液位開關(guān)、電動(dòng)閥的打開與關(guān)閉反饋，電動(dòng)機(jī)接觸器的輔助觸點(diǎn)以及直流電源的狀態(tài)反饋；數(shù)字輸出部分主要有對(duì)電動(dòng)閥、控制電機(jī)的交流接觸器以及直流電源的啟停控制；模擬輸入部分主要有流量計(jì)、液位計(jì)以及直流電源的電流電壓模擬輸出反饋；模擬輸出部分主要針對(duì)直流電源電流輸出幅值的控制信號(hào)。

3編程設(shè)計(jì)

3.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)

使用博途TIA（V14）繪制界面[1-3]，通過(guò)硬件組態(tài)與畫面繪制，將人機(jī)界面與PLC通過(guò)Profinet通信協(xié)議，經(jīng)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警歷史、參數(shù)設(shè)定和手動(dòng)調(diào)節(jié)等進(jìn)行反饋，便于操作者對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效地把控。圖3為流程界面。流程界面為設(shè)備運(yùn)行中處于長(zhǎng)期顯示的重要畫面，其中包括了各動(dòng)力設(shè)備的啟停狀態(tài)，各電動(dòng)閥的開合狀態(tài)，各儀表的數(shù)據(jù)反饋狀態(tài)，還有每種設(shè)備的故障檢測(cè)狀態(tài)。不同的運(yùn)行模式下，可以直觀的通過(guò)畫面看到各種狀態(tài)信息與數(shù)值反饋，便于操作者或者巡檢員快速、直接且有效的判斷設(shè)備運(yùn)行情況。為了便于將來(lái)的儀表更換與設(shè)備檢修，還編寫了儀表校準(zhǔn)和控制頁(yè)面（如圖4），其中儀表頁(yè)面主要是對(duì)系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)的儀表進(jìn)行4-20mA與實(shí)際儀表量程的校準(zhǔn)；控制頁(yè)面主要分成四部分，一部分為系統(tǒng)模式切換；第二部分為手動(dòng)模式中各執(zhí)行元件（包括風(fēng)機(jī)、粉碎泵、海水閥、排放閥與直流柜）的單獨(dú)啟/停，便于維修人員對(duì)單一設(shè)備的運(yùn)行測(cè)試；第三部分為主備設(shè)備的手動(dòng)與自動(dòng)切換，當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間與參數(shù)頁(yè)面的設(shè)定時(shí)間，對(duì)主備設(shè)備進(jìn)行定期切換，避免主設(shè)備長(zhǎng)期工作，備用設(shè)備長(zhǎng)期閑置，導(dǎo)致兩臺(tái)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行壽命不一致的情況，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)設(shè)備都具備良好的使用狀態(tài)，當(dāng)設(shè)置為手動(dòng)切換時(shí)，系統(tǒng)不再對(duì)各設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累加，主備設(shè)備不再自動(dòng)切換，而是通過(guò)選擇按鈕實(shí)現(xiàn)人工切換；第四部分為不停機(jī)檢修隔離按鈕，對(duì)所有執(zhí)行元件進(jìn)行檢修狀態(tài)設(shè)定，當(dāng)檢修狀態(tài)激活時(shí)，設(shè)備在自動(dòng)模式下不再運(yùn)行，避免在不停機(jī)檢修時(shí)對(duì)人或者物造成潛在的安全隱患。

3.2PLC程序設(shè)計(jì)

3.2.1程序框架設(shè)計(jì)通過(guò)PLC的IO端口，監(jiān)控各儀表與各設(shè)備的工作狀態(tài)，并根據(jù)裝置所處的工作模式?jīng)Q定工作流程，如圖5所示。每個(gè)執(zhí)行部件都采用一用一備的熱備用方式，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，程序自動(dòng)切換使用備用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。程序編寫依靠IEC61131-5及國(guó)標(biāo)15969.3-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫[4-5]。具體程序設(shè)計(jì)，先對(duì)每一個(gè)功能建立功能塊（FB）及其數(shù)據(jù)塊（DB），包括實(shí)現(xiàn)功能需要的內(nèi)部變量與全局變量；其次，對(duì)每一個(gè)功能塊進(jìn)行獨(dú)立編程，實(shí)現(xiàn)各功能獨(dú)立，在組織塊（OB1）中用對(duì)應(yīng)的指令調(diào)用各功能塊，從而提高CPU的執(zhí)行效率，便于后期調(diào)試與功能添加。

3.2.2換相程序換相功能的程序如圖6所示，在直流電源運(yùn)行時(shí)，通過(guò)分鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的累加觸發(fā)。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)換相流程：先停止直流電源運(yùn)行，并激活“延時(shí)接通”指令，其設(shè)定值為90秒，這主要的作用是等待直流電源的輸出端電壓下降到安全值，避免立即換相導(dǎo)致接觸電流過(guò)大觸發(fā)設(shè)備意外報(bào)警；當(dāng)接通延時(shí)指令激活達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，PLC對(duì)直流電源發(fā)出換相指令，并回復(fù)直流電源運(yùn)行；當(dāng)正負(fù)切換兩次后，計(jì)數(shù)器清零，開始重新計(jì)數(shù)。

3.2.3排放程序定時(shí)排放功能程序如圖7所示，在自動(dòng)模式下通過(guò)分鐘脈沖作為計(jì)數(shù)器觸發(fā)源，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值且粉碎泵在工作時(shí)，進(jìn)入排放流程：打開電動(dòng)閥，通過(guò)觸發(fā)“延時(shí)打開”指令，延遲一段時(shí)間后，排放泵運(yùn)行，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，排放泵停止，電動(dòng)閥關(guān)閉，重置排放計(jì)時(shí)值。

4結(jié)束語(yǔ)

本裝置在西門子博途編程平臺(tái)下完成了基于Profinet連接的觸摸屏與PLC，通過(guò)IO接口對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行互聯(lián)，智能、高效地對(duì)生活污水進(jìn)行電催化處理，從而有效降低污水中的化學(xué)需氧量（COD）。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行可證明：該生活污水自動(dòng)處理裝置可高效可靠的實(shí)現(xiàn)海上石油平臺(tái)生活污水的處理任務(wù)，達(dá)到排海要求，功能完整，設(shè)備易于操作維護(hù)，運(yùn)行穩(wěn)定。該裝置已在多個(gè)海上石油平臺(tái)上推廣使用。